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第1章 交流伺服运动控制系统概论 1

1.1 机电一体化及机床电气控制技术的发展概况 1

1.2　伺服系统的作用及组成 2

1.3　伺服系统的基本要求和特点 2

1.4　伺服系统的分类 3

1.5　现代交流伺服运动控制技术 4

第2章　伺服运动控制系统检测技术及元件 12

2.1 检测系统 12

2.2　传感器技术 14

2.2.1　传感器分类 14

2.2.2　基础效应 15

2.2.3　新型敏感材料 17

2.2.4　新加工工艺 19

2.2.5　新型传感器件 20

2.3　现代检测技术 24

2.3.1　软测量技术 24

2.3.2　图像检测系统 25

2.3.3　智能检测 26

2.3.4　虚拟仪器检测技术 26

2.4　检测元件 27

2.4.1　旋转变压器 27

2.4.2　感应同步器 29

2.4.3　脉冲编码器 33

2.4.4　光栅 36

2.4.5　磁尺 39

习题 43

第3章 交流伺服运动控制系统模型及仿真分析 44

3.1 永磁同步电动机交流伺服运动控制系统 45

3.1.1　永磁同步电动机交流伺服运动控制系统简介 45

3.1.2　永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的组成 45

3.2　PMSM伺服系统的数学模型 56

3.2.1　PMSM的基本结构及种类 56

3.2.2　PMSM的数学模型 57

3.2.3　PMSM等效电路 59

3.2.4　PMSM的矢量控制原理 59

3.2.5　PMSM的矢量控制方式 61

3.2.6　PMSM解耦状态方程 62

3.3　PMSM伺服运动控制系统电流环设计 62

3.3.1　影响电流环性能的主要因素分析 62

3.3.2 电流环PI综合设计 64

3.4　PMSM伺服运动控制系统速度环设计 66

3.4.1　速度环PI综合设计 66

3.4.2　滑模变结构基本原理 67

3.4.3　PMSM伺服运动控制系统速度环的变结构设计 70

3.5　PMSM伺服运动控制系统位置环设计 71

3.5.1　变结构控制在伺服运动控制系统中的应用剖析 71

3.5.2　PMSM伺服运动控制系统位置环的变结构设计 71

3.6　PMSM伺服运动控制系统仿真分析 72

3.6.1　基于矢量控制的电流滞环仿真分析 72

3.6.2　伺服运动控制系统变结构仿真 76

第4章　数控交流伺服运动控制系统 79

4.1　数控机床结构 79

4.2　数控机床的工作原理 83

4.2.1　数控CNC控制机概述 83

4.2.2　数控加工过程 86

4.3　数控机床编程准备 88

4.4　数控机床插补算法及其实现 92

4.4.1　数控插补概述 92

4.4.2　逐点比较插补方法 93

4.5　数控机床编程基础 96

4.5.1　程序编制的内容和步骤 96

4.5.2　程序编制的方法 98

4.5.3　NC程序 98

4.5.4　数控指令执行过程 112

4.6　数控专用机床（PA系统）参数设定 112

第5章　基于PC运动控制板卡的交流伺服运动控制系统 121

5.1　预备知识 122

5.1.1　伺服运动控制系统的组成 122

5.1.2　操作系统 123

5.1.3　实时多任务操作系统（iRMX） 123

5.1.4　操作系统对运动控制器的影响 128

5.1.5　伺服运动控制对控制系统的要求 130

5.2　PC机与伺服运动控制器的信息交换 131

5.2.1　ISA总线与PCI总线 131

5.2.2 双口RAM 134

5.2.3 IDT71321应用举例 135

5.3　伺服运动控制系统的采样周期 137

5.3.1　信息变换原理 137

5.3.2　采样过程及采样函数的数学表示 138

5.3.3　采样函数的频谱分析及采样定理 139

5.3.4　采样周期对运动控制器的影响 141

5.4　基于PC与基于PLC运动控制器的比较 143

5.5　基于PC的伺服运动控制系统设计分析 144

5.6　基于PC的伺服运动控制系统举例 147

5.6.1　基于PC ISA的运动控制卡 147

5.6.2　基于PC PCI的运动控制卡 149

第6章 基于CANbus现场总线的交流伺服运动控制系统 152

6.1 现场总线的概述及CAN总线特点 152

6.1.1　现场总线的概述 152

6.1.2　现场总线的发展现状 154

6.1.3　现场总线控制系统 156

6.1.4　CAN总线简介 156

6.1.5　CAN总线的分层结构 159

6.2　CAN总线交流伺服运动控制系统的硬件设计 162

6.2.1　CAN总线控制系统的网络构建原理 163

6.2.2　基于CAN总线的分布式运动控制系统的设计标准 164

6.2.3　PCCAN接口适配卡的多轴分布式运动控制系统 165

6.2.4　基于以太网和CAN总线的分布式运动控制系统 168

6.2.5　基于CAN总线的分布式跟随运动控制系统 170

6.3　CAN总线交流伺服运动控制系统的软件设计 173

6.3.1　CAN通信协议制定 173

6.3.2　基于CAN总线控制的软件设计 174

6.3.3　系统软件设计和数据分析 176

6.3.4　主机和多伺服控制器的控制软件介绍 177

6.4　CAN总线交流伺服运动控制系统的控制算法设计 182

6.4.1 总线伺服系统产品系列的特点 182

6.4.2　增益内模控制算法 184

6.4.3 电流环智能PI控制 186

6.4.4　位置环PIP控制 187

6.4.5　运动控制函数 191

第7章 基于DSP技术的交流伺服运动控制系统 195

7.1　运动控制系统常用DSP简介 195

7.2　基于DSP的伺服系统设计 203

7.2.1　基于DSP的伺服系统组成 203

7.2.2　伺服系统的基本要求 204

7.2.3　基于DSP的伺服系统的设计步骤 205

7.2.4　伺服系统初步设计 206

7.2.5　基于DSP的伺服系统的接口设计 208

7.3 TMS320 LF2407A DSP资源介绍 215

7.3.1　概览 215

7.3.2　DSP内核 218

7.3.3　存储器结构及I/O空间 221

7.3.4　系统及I/O端口的配置方法 222

7.3.5　TMS320 LF2407A DSP的指令系统 223

7.3.6　TMS320 LF2407A DSP的中断系统 225

7.4　TMS320 LF2407A DSP外设资源 231

7.4.1 TMS320 LF2407A DSP的事件管理器 231

7.4.2　PWM波形的生成方法 241

7.4.3 TMS320 LF2407A DSP的A/D转换器 247

7.4.4 TMS320 LF2407A DSP的CANSCISPI模块 252

7.5 TMS320 LF2407-PMSM交流伺服系统设计 253

7.5.1　硬件电路设计 253

7.5.2　软件设计 257

第8章 交流伺服运动控制系统的典型案例分析 263

8.1 基于PLC的运动控制系统 263

8.1.1 基于FX1N系列PLC的位置伺服运动控制系统 264

8.1.2 基于FX2N系列PLC的位置伺服运动控制系统 266

8.2　X-Y二维坐标仪 268

8.2.1　X-Y二维坐标仪的硬件结构 269

8.2.2 X-Y二维坐标仪的实验分析 273

8.3　印制电路板制作系统 282

8.3.1　电路板制作系统简介 282

8.3.2　德国LPKF快速PCB制作系统的工作原理 283

8.4　交流伺服运动控制系统在汽车传动与操纵中的应用 287

8.4.1　电动汽车简介 287

8.4.2　电动汽车的驱动系统 289

8.4.3　电动汽车的布置方式 294

8.4.4　基于交流伺服控制的电动助力转向系统 296

8.5　直线飞剪与圆盘飞剪 299

8.6　工业机器人 310

8.6.1　工业机器人控制系统体系结构 310

8.6.2 基于干扰观测器的工业机器人的伺服运动控制算法 314

8.7 内衬层生产线连动控制 318

8.7.1　轮胎内衬层生产线概述 318

8.7.2　轮胎内衬层生产线控制系统数学模型及仿真分析 321

8.7.3　轮胎内衬层生产线控制系统硬件组态 328

8.7.4　轮胎内衬层生产线软件设计 329

参考文献 332